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河床深槽及河床基岩深槽

2020-04-09 21:01

水深超过该河段平均水深的相对低洼的条形凹槽称河床深槽;河床中相对周围基岩下切较深呈条形的基岩凹槽称河床基岩深槽。

图1 万安水电站沿F33断层发育的基岩(河床)深槽

河床深槽

在河床地貌类型中简称深槽。深槽常与浅滩相伴而存,前者河床低、水深大,后者河床高、水深小。发育于河床冲积层中的深槽,主要是河流的水动力条件,即河床水力学的因素造成的,也与河谷地质结构密切相关。平原河流深槽所在位置及其变化,视河型不同而异。弯曲型河流由于水流的惯性力而产生环流,使凹岸冲刷,因此深槽位于凹岸,凸岸为边滩;两个反向河弯的过渡段往往有浅滩,浅滩上游的边滩为上边滩,下游为下边滩,与边滩相对的深水部分为上深槽和下深槽;分汊型河流深槽位于主汊,若支汊较发育,也可有深槽,一般位于汊道中部;游荡型河流河身宽浅,沙滩密布,汊道交织,河床变化迅速,深槽随主流左右摆动不定。有的深槽位于河道局部束窄的河段,或者支流汇入口附近。山区性河流一般河宽较小,水深较大,冲积层较薄,河道相对顺直,断面形态往往呈V形或U形,但由于河岸及河床基岩面形态复杂,河床水流状态变化很大,局部水流流态是形成山区河流河床冲积层中深槽的主要因素,其分布规律远不如平原河流容易掌握,时有弯曲河道深槽位于凸岸之例,如中国长江南津关弯道的深槽。据航道测量图,从奉节白帝城到宜昌南津关长约200km的长江三峡河段之中,有长长短短的深槽90多个,多有位于较顺直的河段中者,呈跳跃式分布。

河床基岩深槽

图2 长江三峡基岩河床深槽槽底磨蚀穴

形成条件比较复杂,最常见的原因是水流沿顺河向断层的软弱破碎带冲蚀而成,中国许多水电站的河床基岩深槽都属于这种类型。如江西万安水电站基岩深槽沿F33断层发育(图1),丹江口大坝坝基沿F185断层发育的基岩深槽,铜街子水电站河床右深槽沿F6断层发育等。有的深槽是水流沿软弱地层冲蚀、淘蚀而成。五强溪水电站坝址处河流为顺向谷,水流沿软弱的浅变质岩及层间剪切带侵蚀而成深槽。也有许多基岩深槽主要是水流沿基岩中的一些局部弱点逐步冲蚀、掏蚀、磨蚀发展而成,中国三峡水利枢纽的河床基岩深槽即为典型代表。经施工开挖揭露,该深槽段没有发现大的顺河断层或破碎带,其原因是水流先选择岩体较破碎的地段(如横河向断层、大的岩脉出露处等)侵蚀成局部的沟槽或深潭。之后,水流沿沟槽、深潭部位的上游方向及下游方向不断蚀深而形成顺河纵向延伸的深槽。在这个过程中,伴随急流带动的岩砾在槽、潭底部强烈滚磨,形成磨蚀槽、磨蚀穴或类似壶穴的深潭(图2)。另外,在深槽底部,基岩中发育缓倾角卸荷裂隙,在深槽的槽壁也有垂向的卸荷裂隙,深槽内的堆积物中,见有沿卸荷裂隙崩落的巨大岩块。说明该深槽的形成,不仅有急流的冲蚀、淘蚀以及急流携带岩砾的磨蚀作用,而且还有急流的减压作用。三峡水利枢纽河床基岩深槽的这种成因,也代表了许多河床基岩深槽的形成机理。

河床基岩深槽对水利工程的建设有重要影响。一方面它标志河床中可能存在顺河向的地质缺陷;另一方面会给坝基开挖(混凝土坝型)和坝基防渗(当地材料坝坝型)的施工造成较大的难度。因此,查明坝基下有无基岩深槽及其成因和形态,是水利工程地质勘察工作的一项重要任务。

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